Энциклопедия авиации. Главный редактор: Г. П. Свищёв. Издательство: Москва, «Большая Российская Энциклопедия»

В. С. Авдуевский

Рис. 2. Обтекание тела под углом атаки α сверхзвуковым потоком газа; 1 — пограничный слой; 2 — линии тока в пограничном слое; 3 — линии тока внешнего невязкого течения.

Рис. 3. Схема обтекания тела сверхзвуковым потоком газа; 1 — поверхность обтекаемого тела; 2 — область отрывного течения; 3 — скачки уплотнения.

аэродром (от греческого а{{е}}г — воздух и drómos — бег, место для бега) — специально подготовленный земельный участок с комплексом сооружений и оборудования для обеспечения взлёта, посадки, руления, стоянки и обслуживания летательных аппаратов. Различают А. гражданские, военные и испытательные.

Гражданские А. подразделяются в зависимости от характера использования — на постоянные и временные; по назначению — на трассовые, учебные, сельскохозяйственные, санитарной авиации и другие; по расположению на трассах — основные, запасные и базовые; по виду покрытий — с искусственным покрытием и грунтовые; в зависимости от типа эксплуатируемых самолётов, размеров территории, несущей способности аэродромных покрытий и другие характеристик—на классы. Военные А. также классифицируются по ряду признаков, в том числе по степени оборудованнсти и характеру использования — на основные, запасные и ложные, по назначению — на войсковые, учебные, трассовые и специальные.

Гражданские А. — главная составная часть аэропорта. Различают 2 основные части А. — лётную зону и примыкающее к ней воздушное пространство. В состав лётной зоны входят лётное поле и полосы воздушных подходов. Летное поле — часть А., на которой расположены одна или несколько лётных полос (ЛП), рулёжные дорожки (РД), перроны, места стоянки летательных аппаратов и другие площадки. ЛП предназначена для взлёта и посадки летательных аппаратов; включает взлётно-посадочную полосу (ВПП), концевые и боковые полосы безопасности. Общая площадь и размеры А. зависят от его класса и числа ЛП. Крупные А. имеют от 2 до 6 ЛП и занимают площадь до 7000 га.

Воздушное пространство над А. и прилегающая к нему местность (приаэродромная территория) в установленных границах в горизонтальной и вертикальной плоскостях называется районом А. В воздушном пространстве над приаэродромной территории маневрируют летательные аппараты. С целью обеспечения безопасности полётов воздушное пространство над приаэродромной территорией должно быть свободным от препятствий. Для А. высокого класса общая длина приаэродромной территории может составлять 100 км и более, а ширина — до 1/3 общей длины. Для обеспечения регулярности и безопасности полётов А. оборудуются комплексом радио- и светотехнических средств. Радиомаячные системы посадки (РМС) обеспечивают управление самолётом, заходящим на посадку. В состав РМС входят: курсовой радиомаяк, глиссадный радиомаяк, ближний, дальний и внешний маркерные радиомаяки. Система светосигнального оборудования предназначена для светового обозначения взлётно-посадочной полосы и её участков, подходов к ней, обозначения РД их расположения, а также управления движением по А. с целью обеспечения пилотов визуальной информацией при выполнении взлёта, посадки и руления летательным аппаратом.

Испытательные А. предназначаются для лётных испытаний летательных аппаратов, их оборудования, вооружения и другой авиационной техники (средств спасения, средств обслуживания летательных аппаратов, средств обеспечения полёта). По техническим характеристикам (число и длина взлётно-посадочной полосы, прочность аэродромных покрытий) испытательные А. относят к разряду сверхклассных. Испытательные А. имеет лётное поле, служебную техническую застройку и подъездные пути. По назначению испытательные А. подразделяются на научно-исследовательские и заводские.

Научно-исследовательские А. предназначены для лётных испытаний опытных образцов летательных аппаратов и лётных исследований авиационной техники. Заводские А. предназначены для отработки и испытаний серийных летательных аппаратов или их отдельных элементов, выпускаемых заводом или ремонтным предприятием. Испытательные А. оснащены обычными наземными средствами связи и радиотехнического обеспечения (РТО) полётов, а также специальными средствами для обеспечения лётных испытаний. К специальным средствам относятся системы внешнетраекторных измерений (измерительные радиолокационные станции, фазовые пеленгаторы, кинотеодолитные станции), радиотелеметрические системы, системы регистрации и обработки результатов измерении с помощью электронно-вычислительных машин, системы управления измерительным комплексом и отсчётом времени, система отображения отдельных этапов испытаний и управления лётными экспериментами.

Схема однополосного аэродрома: 1 — зона застройки; 2 — перрон; 3 — места стоянок самолётов; 4 — вспомогательная рулёжная дорожка; 5 — концевая полоса безопасности; б — боковая полоса безопасности; 7 — грунтовал лётная полоса; 8 — взлётно-посадочная полоса с искусственным покрытием; 9 — соединительная рулёжная дорожка; 10 — предстартовая площадка; 11 — магистральная рулёжная дорожка; 12 — скоростная рулёжная дорожка.

К жёстким А. п. относятся покрытия из монолитного бетона и предварительно напряжённого железобетона, из сборных предварительно напряжённых железобетонных плит, из монолитного железобетона, бетонные и армобетонные покрытия. К А. п. нежёсткого типа относятся асфальтобетонные покрытия, щебёночные, грунтощебёночные, грунтогравийные и грунтовые покрытия, обработанные вяжущими материалами. Ко всем А. п. предъявляют следующие основные требования: прочность, надёжность и долговечность; беспыльность поверхности, ровность и достаточная шероховатость, создающая сцепление колёс летательных аппаратов с покрытием; сопротивляемость климатическим и гидрологическим факторам; водонепроницаемость; сопротивляемость воздействию струй выхлопных газов реактивных двигателей; стойкость против вредного действия топлива и смазочных материалов; простота ухода за покрытием при ремонте и содержании. Для обеспечения безопасности лётной работы А. п. устраивают с определенными нормированными уклонами, а их поверхность — с сохранением ровности на протяжении всего периода эксплуатации.

Капитальные А. п. применяют на аэродромах, предназначенных для эксплуатации тяжёлых летательных аппаратов. К капитальным относятся все жёсткие и асфальтобетонные покрытия. Облегчённые А. п. используют на аэродромах, предназначенных для эксплуатации летательных аппаратов средней весовой категории. К облегчённым относятся покрытия из прочных щебёночных материалов. Переходные А. п. применяют на аэродромах, предназначенных для эксплуатации лёгких самолётов. К переходным относятся покрытия из щебёночных и гравийных материалов, а также покрытия грунтовые и из местных материалов.

Наибольшее распространение на аэродромах получили жёсткие покрытия (бетонные, армобетонные и железобетонные), а также многослойные асфальтобетонные. В монолитных жёстких покрытиях для снижения растягивающих, сжимающих и изгибающих усилий при изменении температуры и влажности устраиваются продольные и поперечные швы. Бетонные покрытия могут быть одно- и двухслойными. Для ускорения строительства аэродромов в определенных районах и условиях применяются сборные покрытия из предварительно напряжённых железобетонных плит. Сборные покрытия, как правило, устраиваются на прочном искусственном основании.

Прикладная аэродинамика летательных аппаратов — совокупность экспериментальных и теоретических методов определения действующих на летательный аппарат аэродинамических сил и моментов, а также шарнирных моментов, действующих на органы управления в установившемся и в неустановившемся движении при различных их отклонениях, даёт исходный материал для последующего анализа А. летательного аппарата.

Методы определения условий равновесия (балансировки) по моментам — необходимого .условия прямолинейного установившегося или квазиустановившегося (например, с заданной перегрузкой) полётов, вычисления усилий на рычагах управления, а также методы расчётов степени статической устойчивости представляют собой содержание раздела статической устойчивости и управляемости. Все оценки здесь получают с помощью прикладной аэродинамики.

Методы определения летно-технических характеристик, включая характеристики манёвренности (для самолёта этот раздел А. называют аэродинамическим расчётом), базируются на оси, данных по подъёмной силе и сопротивлению аэродинамическому летательного аппарата и основных характеристиках установленных на нём двигателей во всём диапазоне скоростей и высот полёта. Сюда же могут быть отнесены и методы оптимизации выбора параметров летательного аппарата.

Динамика летательного аппарата как материальной точки решает задачу об определении траектории при заданных силах, а также выбор оптимальных траекторий летательного аппарата в атмосфере. Эти методы интенсивно развиваются как на основе прямых методов оптимизации, так и на основе принципа максимума Л. С. Понтрягина. Исследования в этом разделе обычно базируются на изучении уравнений движения центра масс (динамика материальной точки постоянной и переменный массы).

Методы определения устойчивости и управляемости летательного аппарата на основных режимах полёта являются содержанием динамики полёта. В общем случае анализ движения летательного аппарата представляет собой весьма сложную задачу. Однако ряд достаточно очевидных физических представлений позволяет выделить в этом большом разделе А. ряд подразделов. Так, при условии массовой и геометрической симметрии, а также при условии малости возмущений пространств, движение летательного аппарата, описываемое уравнениями Эйлера, можно разделить на два независимых — продольное движение и боковое движение, описываемых независимыми системами дифференциальных уравнений, и рассматривать устойчивость и управляемость этих движений раздельно.

Продольные устойчивость и управляемость. Здесь изучаются условия устойчивости возмущенного движения и переходные процессы при отклонении органов управления продольным движением, когда движение и возмущения происходят в вертикальной плоскости (вектор скорости полёта и вектор силы тяжести лежат в вертикальной плоскости симметрии летательного аппарата). Основными переменными в дифференциальных уравнениях продольного возмущенного движения летательного аппарата с фиксированным положением органов управления являются обычно угол атаки, скорость полёта, угол тангажа и скорость тангажа (см. статьи Продольная управляемость, Продольная устойчивость).

Боковые устойчивость и управляемость. Боковое возмущенное движение описывается независимой системой дифференциальных уравнений, в которые входят основные переменные, определяющие боковое движение, — угол скольжения, скорости крена и рыскания (или какие-либо другие эквивалентные параметры). Угол атаки, скорость полёта, угол тангажа и другие переменные, определяющие продольное движение, остаются постоянными и являются в данном случае параметрами (см. статьи Боковая управляемость, Боковая устойчивость).

Динамика пространственного движения. В этом подразделе обычно рассматриваются возмущенные и управляемые движения с немалыми (конечными) отклонениями от равновесных. Это обстоятельство приводит к необходимости учитывать нелинейные инерционные члены в уравнениях Эйлера (типа, например, произведения угловых скоростей и т. п.), а также аэродинамическими и кинематическими взаимодействия продольного и бокового движений (см., например, Инерционное взаимодействие, Самовращение). В этом подразделе также рассматриваются методы анализа управляемых движений при одновременном отклонении органов управления продольным и боковым движениями.

Аналогичный анализ может быть проведён и для пространственного движения самолёта на околокритических углах атаки (сваливание) и в режиме штопора (как установившегося, так и при выходе из него).

Значительное влияние на устойчивость и управляемость летательного аппарата могут оказывать всё' более широко внедряемые в авиации устройства автоматизации управления. Разработаны достаточно надёжные методы определения устойчивости и управляемости летательного аппарата в продольном, боковом и пространственном движениях с автоматическими системами (система улучшения устойчивости и управляемости, система автоматического управления, автопилот), рассчитанными на заданные режимы полёта и с заданными функциями управления. Однако многие проблемы ещё предстоит разрешить.

В случае включения в контур управления летательным аппаратом автоматических систем с точки зрения математического анализа устойчивости и управляемости к уравнениям его движения должны быть добавлены уравнения автоматического устройства, связывающие взаимодействие основных параметров движения, которые практически вводятся через чувствительные элементы, измеряющие эти параметры, например, датчики перегрузки, угловых скоростей, углов атаки и скольжения, с движением органов управления, на которые подаётся воздействие исполнительного привода автоматического устройства, т. е. добавляются дифференциальные уравнения, описывающие перемещения органов управления. Это дополнительное условие, само по себе, может быть представлено в виде несколько уравнений, в общем случае нелинейных и определяющих промежуточные связи системы управления. Методы определения устойчивости и переходных управляемых процессов (см., например, Заброс по перегрузке) в этом случае значительно усложняются. Для получения окончательных достоверных результатов используются либо расчёты на электронно-вычислительных машинах, либо математическое, или полунатурное моделирование процессов управления. Существующие аналитические методы, как правило, носят приближенный характер и не всегда дают достаточно полную картину.

Работа автоматических систем с исполнительным приводом (гидравлическим или электрическим) приводит к достаточно широкому спектру возможных резонансных частот, поэтому возникает необходимость изучения в широком диапазоне частот и характеристик объекта регулирования, т. е. возникает необходимость изучения влияния упругих деформаций летательного аппарата на его основные характеристики. Это обстоятельство было одной из причин интенсивного развития аэроупругости — раздела А., объединяющего совокупность методов определения влияния упругости конструкции на устойчивость и управляемость летательных аппаратов.

В случае учёта влияния деформации конструкции под действием аэродинамических, массовых и инерционных сил задача сводится к установлению связи деформации с действующими силами и моментами. В этом случае увеличивается число степеней свободы и, следовательно, число уравнений движения. Вначале возникает необходимость установления связи деформаций конструкции с действующими аэродинамическими силами и моментами. Эта часть достаточно хорошо разработана и относится к разделу прикладной аэродинамики. В итоге в уравнения движения добавляются члены, учитывающие изменение сил вследствие проявления деформации конструкции, и добавляются уравнения (в общем случае дифференциальные), определяющие деформацию конструкции под действием сил и моментов и включающие характеристики жёсткости конструкции. Анализ полной системы уравнений, определяющих возмущенное движение упругого летательного аппарата как для случая без автоматических устройств, так особенно при включённой автоматике, позволяет выделить ряд форм возмущенного движения путём разложения в ряд функций, учитывающих влияние упругости.

В СССР А. подразделялись на международные, союзного и местного значения. Международный А. служит для приёма, выпуска и обслуживания воздушных судов, выполняющих международные полёты; имеет пункты пограничного, таможенного и карантинного контроля. Деятельность международных А. регламентируется требованиями Международной организации гражданской авиации. К A. союзного значения относились А., обслуживающие магистральные авиалинии.

Имеют взлётно-посадочные полосы с искусственным покрытием для приёма самолётов первого класса (максимальная взлётная масса 75 т и более) и соответствующее радио- и светотехническое оборудование. А. местного значения считаются А., обслуживающие главным образом местные воздушные линии. В зависимости от годового объёма пассажирских перевозок А. делятся на классы (I—V). К I классу относятся А. с годовым объёмом пассажирских перевозок от 4 до 7 миллионов человек, к V классу — от 25 до 150 тысяч человек; А. с объёмом перевозок более 7 миллионов человек называются внеклассными, а менее 25 тысяч человек — неклассифицированными.

Современный А. представляет собой сложный инженерный комплекс сооружений, зданий, техники, средств и оборудования. Наиболее крупные А. занимают территорию в несколько тысяч га (Домодедово в Москве, Шарль де Голль в Париже, Дж. Ф. Кеннеди в Нью-Йорке и другие). Объём годовых пассажирских перевозок в ряде А. мира превысил 30 миллионов человек (Хитроу в Лондоне, Дж. Ф. Кеннеди в Нью-Йорке), А. О'Хара в Чикаго обслуживает около 60 миллионов пассажиров в год.

Основные элементы А.: аэродром, служебно-техническая зона (СТЗ), обособленные сооружения и приаэродромная территория. Здания и сооружения СТЗ группируются в комплексы: пассажирско-грузовой, инженерно-авиационный, вспомогательный. Пассажнрско-грузовой комплекс включает аэровокзал (одни или несколько), перронные сооружения, грузовой аэровокзал или грузовой комплекс, здание по обслуживанию почтовых перевозок, гостиницу и привокзальную площадь с автостоянками, станциями городского транспорта и торговыми киосками. Как правило, на территории пассажирско-грузового комплекса располагается и командно-диспетчерский пункт А., где сосредоточено управление движением летательных аппаратов в воздухе и на земле, Инженерно-авнационный комплекс включает сооружения, предназначенные для технического обслуживания и ремонта самолётов и вертолётов (ангары, места стоянок авиатехники, мастерские, подсобные сооружения). В комплекс вспомогательных сооружений входят автобаза и база механизации, сооружения водо- и теплоснабжения, склады, здание аварийно-спасательной службы и т. п.

Современные крупные А. оборудованы системой централизованной заправки самолётов авиатопливом. Для обеспечения взлёта и посадки летательного аппарат в любое время суток независимо от состояния погоды А. оборудуются соответствующим светотехническими и радиоэлектронными системами и приборами. Ввиду особых технических требований и необходимости защиты городов и другие населенных пунктов от шума новые А. располагают, как правило, на значительном расстоянии от жилых массивов.

Международный аэропорт Шсремстьево-2, Москва,

Аэропорт в Ташкенте.

Международный аэропорт Даллеса в Вашингтоне, США,

«Аэропроект» — государственное проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт гражданской авиации (ГПИиНИИ гражданской авиации). Образован в Москве в октябре 1934 как Центральная контора по изысканиям и проектированию воздушных линий и аэропортов Главного управления Гражданского воздушного флота при Совете Народных Комиссаров СССР; в октябре 1959 преобразован в ГПИиНИИ гражданской авиации. Имеет несколько филиалов. «А.» осуществляет изыскания и проектирование аэропортов, аэродромов, авиационных ремонтных заводов, учебных заведений и других объектов гражданской авиации. По проектам «А.» построены практически все крупные аэропорты СССР. «А.» ведёт проектирование объектов гражданской авиации в других странах.

В 30 х гг. «А.» провёл изыскания и проектирование воздушных линий по всей территории СССР, к началу 40 х гг. завершил проектирование 300 основных объектов в аэропортах СССР, в том числе столичного аэропорта Внуково. В годы Великой Отечественной войны «А.» осуществил изыскания и проектирование воздушной трассы Красноярск — Уэлькаль протяжённостью 4800 км. В послевоенные годы «А.» обеспечивал восстановление аэропортов и вёл проектирование новых объектов, включая аэродромы, аэровокзалы, ангары. В 1959—1965 по проектам «А.» осуществлена реконструкция столичных аэропортов Внуково и Шереметьево и построен новый аэропорт Домодедово. В последующие годы построены аэровокзалы в аэропортах гг. Минеральные Воды, Ульяновск, Рига, Ташкент, Ростов-на-Дону и многих других.